Дж. Кеоун - OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Чтобы наблюдать временные диаграммы JFET и сравнивать наши результаты с показанными на рис. 11.8, необходимо заменить тип источника V s , выбрав VSIN вместо VAC. Сделайте это и задайте следующие значения для нового источника: напряжение смещения равно 0, f =5 кГц и амплитуда напряжения равна 1 мВ. Выберите PSpice, New Simulation Profile с именем jfetamp2. Проведите анализ переходного процесса до 600 мкс с максимальным размером шага в 0,6 мкс. Проведите моделирование и в Probe получите напряжение стока v(3) и напряжение на управляющем электроде v(1), как показано на рис. 15.30. Убедитесь, что максимальное значение напряжения на стоке составляет 9,1857 В, а минимальное значение — 9,1702 В. Это дает значение для двойной амплитуды 15,5 мВ или амплитуду 7,75 мВ, что, по существу, совпадает с данными на рис. 11.8.

Рис. 15.30. Напряжения на стоке и управляющем электроде усилителя на JFET

Компонент PSpice Q2N3904 имеет характеристики, близкие к характеристикам реального транзистора. Обратимся к рис. D.5, на котором показана модель BJT. Мы хотим исследовать высокочастотную реакцию транзистора. Начните новый проект в Capture с именем hifreq. Введите схему, показанную на рис. 15.31, которая основана на схеме на рис. 10.13 (исключен только резистивный датчик тока RB). Мы не пытались сохранить первоначальную нумерацию узлов. Используйте компонент VAC для V s , установив для него значение напряжения в 1 мВ. Значения R и С показаны на рисунке. Сначала мы не будем изменять параметры транзистора, а затем значение h FE будет изменено, как в главе 10.

Рис. 15.31. Схема усилителя на биполярном транзисторе на высоких частотах

Закончив схему, сохраните ее и подготовьте моделирование на PSpice с именем hifreqs. Используйте вариацию частоты от 100 кГц до 100 МГц с шагом в 50 точек на декаду.

Проведите анализ и получите график выходного напряжения на коллекторе V(5). Убедитесь, что выходное напряжение при частоте f =100 кГц составляет 9,123 мВ. Таким образом, коэффициент усиления на средних частотах с источника на коллектор равен 9,123. Это значение будет использоваться при установлении верхней частоты снижения на 3 дБ. Удалите этот график и получите график

20·lg(V(5)/9,123mV).

Он показан на рис. 15.32 вместе со схемой. Используйте курсор, чтобы проверить, что верхняя частота снижения на 3 дБ равна f =37,15 МГц.

Рис. 15.32. Частотная характеристика для биполярного транзистора

В примере на рис. 10.13 коэффициент усиления BF- транзистора был установлен в команде описания модели:

.MODEL BJT NPN(BF=80)

Изменим в Capture это значение, возвратившись к схеме и выделив транзистор. Из главного меню выберем Edit, PSpice model. Когда на экране появится OrCAD Model Editor, измените значение Bf с 416,4 на 80. Сохраните его и выйдите из редактора модели.

Снова выполните анализ на PSpice. Нет необходимости изменять тип анализа или значения частоты. В Probe получите значение V(5) при f =100 кГц. Оно должно составлять 8,803 мВ. Теперь получим график

20·lg(V(5)/8,803 mV).

Используйте курсор, чтобы найти частоту снижения на 3 дБ, которая должна теперь составлять f =40 МГц. Пожертвовав коэффициентом усиления, мы повысили частоту снижения на 3 дБ, расширив полосу пропускания.

Идеальный операционный усилитель был представлен в главе 5 (рис. 5.1). Использование этой модели в Capture почти тривиально, но мы повторим задачу, показанную на рис. 5.4, для введения в более сложные модели.

Используйте Capture, чтобы создать новый проект с именем idealop . Схема должна быть такой же, как на рис. 5.4 (неинвертирующий усилитель на идеальном ОУ). Источник напряжения, управляемый напряжение Е имеет в PSpice четыре полюса и подключен, как показано на рис. 16.1. Задайте V s =1 В, R i =1 ГОм, R 1=1 кОм, R 2=1 кОм и коэффициент усиления E 1в 200 000 как в примере в главе 5. Для простоты выберите источник напряжения типа VDC .

Рис. 16.1. Идеальный ОУ в Capture

Подготовьте моделирование на PSpice, выбрав анализ параметров смещения в новой конфигурации моделирования с именем idealops. Проверьте поле (.ОР) с детальной информацией о параметрах смещения и поле (.TF) для получения коэффициента передачи в режиме малого сигнала от входного источника V_s на выход (переменная V(3)). Проведите моделирование, проверьте ошибки в выходном файле, затем распечатайте часть выходного файла, показанную на рис. 16.2. Результаты должны быть идентичны полученным в главе 5: V(1)=1,0000 В, V(2)=1,0000 В, V(3)=9,9995 В, через V s протекает пренебрежимо малый ток в -5,000Е-14 А. Вспомним, что отрицательное значение тока означает, что положительный ток проходит в направлении от положительного полюса источника. Отношение V(3)/V_Vs=1,000Е+01 означает, что напряжение на узле 3 равно 10 В, однако здесь отношение округлено, более точным является приведенное ранее значение.

**** 10/05/99 15:57:25 *********** Evaluation PSpice (Nov 1998) **************

** circuit file for profile: idealops

*Libraries:

* Local Libraries :

* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini file:

.lib nom.lib

*Analysis directives:

.OP

.TF V([3]) V_Vs

.PROBE

*Netlist File:

.INC "idealop-SCHEMATIC1.net"

*Alias File:

**** INCLUDING idealop-SCHEMATIC1.net ****

* source IDEALOP

E_E1 3 0 1 2 200E3

R_R2 3 2 9k

R_R1 2 0 1k

R_Ri 1 2 1G

V_Vs 1 0 1V

**** RESUMING idealop-SCHEMATIC1-idealops.sim.cir ****

.INC "idealop-SCHEMATIC1.als"

**** INCLUDING idealop-SCHEMATIC1.als

**** .ALIASES

E_E1 E1(3=3 4=0 1=1 2=2 )

R=R2 R2(1=3 2=2 )

R_R1 R1(1=2 2=0 )

R_Ri Ri(1=1 2=2 )

V_Vs Vs(+-1 -=0 )

_ _(1=1)

_ _(2=2)

_ _(3=3)

_ _(4=4)

.ENDALIASES

**** RESUMING idealop-SCHEMATIC1-idealops.sim.cir ****

.END

**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 1.0000 ( 2) 1.0000 ( 3) 9.9995

VOLTAGE SOURCE CURRENTS

NAME CURRENT

V_Vs -5.000E-14

TOTAL POWER DISSIPATION 5.00E-14 WATTS

**** VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCES

NAME E_E1